一种气液微反应器、装置与系统制造方法及图纸

本公开提供了一种气液微反应器、装置与系统，包括反应腔和换热腔，反应腔上设置有微孔板，反应腔上设置有至少两个进口和一个出口，气体能够从第一进口进入，经过微孔板后，在第二进口进入的液体的冲刷下形成微气泡流，由出口排出；换热腔具有一入口与排出口，利用换热介质从入排出口的流通，实现换热功能，为反应腔提供温度环境，本公开能够增大两相接触面积，有效地增强了传质混合，更有利于化学反应的充分进行。

A gas-liquid microreactor, device and system

【技术实现步骤摘要】
一种气液微反应器、装置与系统
本公开涉及一种气液微反应器、装置与系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。微反应器是重要的化工过程强化装备，通过微小的尺度空间，极大的提高了反应的传质传热，同时小体积也保证了足够的安全性。在传统设备中，对于气液体系，主要有三种接触方式，①直接接触，②液相高度分散在气相中，③气相高度分散在液相中。据专利技术人了解，目前的微反应器内的流动状态仍以流体直接碰撞接触为主，在高通量的气液反应时，易出现明显的气液分层流动，难以产生足够的相界面积，不利于反应。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种气液微反应器、装置与系统，本公开能够增大两相接触面积，有效地增强了传质混合，更有利于化学反应的充分进行。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种气液微反应器，包括反应腔和为反应腔提供设定温度环境的换热腔，反应腔上设置有具有若干孔的微孔板，反应腔上设置有至少两个进口和一个出口，从第一进口进入的气体，经过微孔板后，在第二进口进入的液体的剪切冲刷下，形成微气泡流，由出口排出；所述换热腔具有一入口与排出口，利用换热介质在换热腔内的流通，实现换热功能。上述方案中，通过调节进气压力，能够调整气体进料与反应腔之间的压差，通过控制进液口的流量大小，能够改变液相流的剪切速度，进而能够有效的产生足够数量且尺寸均匀的微细气泡，保证气相高度分散在液相中。作为进一步的限定，所述微孔板上布设有多个微米级别的孔，以供气体流通；孔径在1微米到10微米间。从理论上说，微孔板上孔的孔径越小越好，但考虑到到压差和压力降问题，认为孔径在上述范围内，能够实现较好控制。作为进一步的限定，所述反应腔内设置于板翅结构使流体在通道内呈现复杂对流或湍流状态。能够有效的强化传质传热。作为一种可实现的方案，一种气液微反应器，包括反应板、隔板和换热板，所述反应板上设置有一反应空间，所述反应板上设置有槽，槽内容纳有微孔板，所述反应板上设置有第一进口、第二进口和出口，从第一进口进入的气体，经过微孔板，在第二进口进入的液相的剪切冲刷作用形成微气泡，由出口排出；所述换热板设置有入口和排出口，入口和排出口之间设置有换热空间；所述隔板设置于反应板和换热板之间，阻隔反应空间和换热空间。上述可实现的方案中，利用板式结构，形成板式的反应器，结构简单，占用空间小。作为进一步的限定，所述反应板和隔板，隔板和换热板之间设置有密封圈进行密封，反应板、隔板和换热板通过固定件之间固定连接。作为进一步的限定，所述反应板或隔板，以及隔板或换热板的周圈设置有密封圈容纳槽，以容纳所述密封圈，保证整体反应器结构外观的美观性和平整性。作为一种可实施的方案，所述反应板、隔板和换热板之间通过螺栓连接，且三个板的边缘都设置有螺栓孔。作为一种可实施的方案，所述反应空间内刻有多个板翅结构。使流体在通道内呈现复杂对流或湍流状态。当然，板翅结构可以是不规则形状，以更好的产生对流或湍流作用。作为一种可实施的方案，所述反应空间内设置有多个反应通道，在反应空间的入口处与出口处分别设有液体分布结构和集液结构。多个反应通道的设置，能够增加两相接触面积，有效地增强了传质混合，更有利于化学反应的充分进行。一种气液微反应器，包括壳体，所述壳体内设置有至少两个独立腔室，一个作为反应腔室，另一个作为换热腔室，其中与反应腔室对应的壳体表面设置有进气口和出口；反应腔室内设置有具有若干孔的微孔板，从进气口进入的气体，经过微孔板后，在液体的剪切冲刷下，形成微气泡流，由出口排出。反应腔室和换热腔室可以通过板相隔。换热腔室连接的外表面可以设置有供换热物质进出的第二进口和第二出口。一种气液微反应装置，包括多个串联或/和并联的上述反应器，串联支路中，第i个反应器的第二进口与第i-1个反应器的出口连接，气体至少从一个反应器的第一进口进入。通过串联能够实现足够的反应停留时间，气体可以采用单片进料，也可以采用分段式进料，进行并联处理，可以充分利用其高传质传热效率、性能稳定的特点。一种气液微反应系统，包括气源、液体源、流量控制器、换热装置和上述反应器或反应装置，所述气源通过流量控制器将设定流量的气体进入反应器的第一进口，液体源将液体设定流量的液体进入反应器的第二进口，换热装置与反应器的换热腔/换热空间连通。通过控制气源的气体压力和进气流量，以及液体流量大小，就可以调整气体进料与反应腔之间的压差和液相流的剪切速度。结合预设的微孔板的孔隙大小，可以保证反应器的气泡产生效果。单股液相或预先混合好的多股液相通过第二进口，进入反应腔/反应空间内，同时，气相通过反应板端盖上的气体由第一进口进入，在微孔板的作用下，形成多股微小气流，并通过液相的剪切冲刷作用，形成微气泡，完成反应后从出口排出。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开具备通用性强、结构简单、密封简单、加工难度小、安装方便等特点。本公开能够有效的产生足够数量且尺寸均匀的微细气泡，相比于常规微反应器内的气液层流接触，能够增大两相接触面积，有效地增强了传质混合，更有利于化学反应的充分进行。相对于常规气液反应器，如鼓泡搅拌反应釜，鼓泡塔，填料式反应器，本公开可以生成更多的气液接触面积，传质传热效果更强，能够实现长期安全稳定的运行，且无转动部件，使用安装维护修理简易。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是实施例一的反应器结构爆炸图；图2是实施例一的反应器三视图；图3是实施例一的反应板图；图4是实施例一的换热板图；图5是本公开的原理与使用简图；图6是实施例二的系统简图；图7(a)、(b)是串联的装置结构图；图8是并联的装置结构图。其中：1、反应片，2、微孔板，3、隔板，4、换热片；103、气体进口，302反应通道；A、液体进口，B、气体进口，C、出口，D、密封槽，E、微孔板槽，F、换热介质入口，G、换热介质出口，H、密封圈槽；I、气相，II、液相，III、剪切作用下生成的气泡；具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气液微反应器，其特征是：包括反应腔和为反应腔提供设定温度环境的换热腔，反应腔上设置有具有若干孔的微孔板，反应腔上设置有至少两个进口和一个出口，从第一进口进入的气体，经过微孔板后，在第二进口进入的液体的冲刷下，形成微气泡流，由出口排出；/n所述换热腔具有一入口与排出口，利用换热介质在换热腔内的流通，实现换热功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种气液微反应器，其特征是：包括反应腔和为反应腔提供设定温度环境的换热腔，反应腔上设置有具有若干孔的微孔板，反应腔上设置有至少两个进口和一个出口，从第一进口进入的气体，经过微孔板后，在第二进口进入的液体的冲刷下，形成微气泡流，由出口排出；
所述换热腔具有一入口与排出口，利用换热介质在换热腔内的流通，实现换热功能。


2.如权利要求1所述的一种气液微反应器，其特征是：所述微孔板上布设有微米级别的孔，以供气体流通；
或孔径在1微米到10微米间。


3.如权利要求1所述的一种气液微反应器，其特征是：所述反应腔内设置有板翅结构。


4.一种气液微反应器，其特征是：包括反应板、隔板和换热板，所述反应板上设置有一反应空间，所述反应板上设置有槽，槽内容纳有微孔板，所述反应板上设置有第一进口、第二进口和出口，从第一进口进入的气体，经过微孔板后，在第二进口进入的液相的剪切冲刷作用下，形成微气泡，由出口排出；
所述换热板设置有入口和排出口，入口和排出口之间设置有换热空间；
所述隔板设置于反应板和换热板之间，阻隔反应空间和换热空间。


5.如权利要求4所述的一种气液微反应器，其特征是：所述反应板和隔板，隔板和换热板之间设置有密封圈进行密封，反应板、隔板和换热板通过固定件之间固定连接；

【专利技术属性】
技术研发人员：官星辰，孟凡国，张恭运，唐立星，魏猛，黄振，王守库，魏晓，张琦，
申请(专利权)人：山东豪迈机械制造有限公司，山东豪迈化工技术有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37